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集成电路版图基础:实用指南

第1章电路基础理论1

1.1内容提要1

1.2引言1

1.3基本电路回顾2

1.3.1同性相斥，异性相吸2

1.3.2基本单位3

1.3.3串联公式4

1.3.4并联公式4

1.3.5欧姆定律4

1.3.6基尔霍夫定律5

1.3.7电路单元符号7

等离子割

1.4导体、绝缘体和半导体8 1.5半导体材料9

1.5.1N型材料11

1.5.2P型材料12

1.6PN结13

1.6.1势垒13

1.6.2通过势垒的电流14

1.6.3二极管16

1.6.4二极管应用17

1.7半导体开关18

1.7.1一个灯开关的例子18

1.8场效应19

1.8.1场效应晶体管21

1.9开关隔离22

1.10增强型器件和耗尽型器件24 1.11互补型开关26

1.12N阱和衬底接触27

1.13逻辑电路27

1.13.1用电压表示逻辑状态28 1.13.2CMOS逻辑电路28

1.13.3与非门31

1.13.4或非门31

结束语33

本章学过的内容34

应用练习34

第2章硅加工工艺39

2.1内容提要39

2.2引言39

2.3集成电路版图40

2.3.1基本矩形41

2.4硅晶圆制造42

2.5掺杂45

2.5.1离子注入46

2.5.2扩散46

2.6生长材料层47

2.6.1外延47

2.6.2化学气相沉积48

2.6.3氧化层生长50

2.6.4溅射50

2.6.5蒸发50

低频标签2.7去除材料层51

2.8光刻51

2.9芯片制造53

2.9.1下凹图形的加工53 2.9.2凸起图形的加工55 2.9.3平坦化57

2.9.4作为掩模的二氧化硅57 2.10自对准硅栅58

结束语61

本章学过的内容62

第3章CMOS版图93

3.1内容提要93

3.2引言93

3.3器件尺寸设计94

3.3.1SPICE94

3.3.2大尺寸器件的设计97 3.4源漏区共用102

3.5器件连接技术105

3.6紧凑型版图108

3.7棒状图109

3.8阱连接和衬底连接115 3.8.1阱连接布局117

3.9天线效应119

3.10多晶硅引线122

3.11图形关系123

结束语125

本章学过的内容125

应用练习125

第4章电阻129

4.1内容提要129

4.2引言129

4.3电阻概述130

4.4电阻的测量131

4.4.1宽度和长度131

4.4.2方块的概念132

4.4.3每方欧姆135

4.5多晶硅电阻公式139

4.5.1基本电阻器版图140

4.5.2接触电阻142

4.5.3改变体材料151

4.6实际电阻分析155

4.6.1接触区误差155

4.6.2体区误差155

4.6.3头区误差156

4.6.4扩展电阻158

4.6.5总电阻方程161

4.7实际的最小电阻尺寸162

4.8特殊要求的电阻163

4.8.1大电阻低精度163

4.8.2小电阻高精度166

4.9设计的重要依据——电流密度166 4.10版图误差分析171

4.10.1电阻器误差的来源171

4.10.2误差要求171

4.11基本材料的复用172

4.12扩散电阻和多晶硅电阻的比较175 4.12.1双层多晶硅176

4.12.2Bipolar/BiCMOS176

粉体气力输送系统

结束语176

本章学过的内容177

应用练习177

第5章电容183

5.1内容提要183

5.2引言183

5.3电容概述184

5.3.1电容器的特性184

5.4电容值计算187

5.4.1表面电容188

5.4.2边缘电容189

5.5N阱电容器191

5.5.1寄生电容193

5.6金属电容器194

5.6.1叠层金属电容器195

5.6.2氮化物介质电容器195

结束语196

本章学过的内容196

第6章双极型晶体管197

6.1内容提要197

6.2引言197拉画笔

6.3工作原理198

6.3.1基本结构198

6.3.2NPN晶体管工作原理200

6.4纵向工艺203

6.4.1FET和NPN晶体管的开关特性比较203 6.4.2层的结构204

6.5NPN管的寄生效应206

6.6PNP晶体管207

6.6.1横向PNP管207

6.7双极型晶体管版图与CMOS版图的区别209 6.

7.1设计规则的数量209

6.7.2黑匣子式的布局211

结束语211

本章学过的内容212

第7章二极管213

7.1内容提要213

7.2引言213

7.3二极管的种类213

7.3.1基本二极管214

7.3.2由双极型晶体管构造的二极管214

7.3.3变容二极管217

7.4ESD保护218

7.5特殊版图结构222

7.5.1圆形版图222

保健油

7.5.2梳状结构二极管版图223

金属抛光轮

结束语223

本章学过的内容224

第8章电感225

8.1内容提要225

8.2引言225

8.3基本电感226

8.4传输线228

8.4.1直线特性228

8.4.2拐角特征化229

8.5螺旋电感231

8.6电感品质因子232 8.7叠层电感232 8.7.1射频扼流圈234 8.8邻近效应236

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